Сигнализатор скорости вращения вала /и его варианты/ Советский патент 1983 года по МПК G05D13/04 

2. Сигнализатор скорости вращегния вала, содержащий жестко закрепленный на валу диск,на котором расположен инерционный элемент в первом радиальном канале, и узел

.коммутации,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на диске соосно с первым радиальным каналом выполнен второй радиальный канал, в котором установлен магнит, при этом инерционный элемент выполнен в виде шара из ферромагнитного материала , покрытого токопроводящим слоем, причем пер.вый радиальный канал выполнен из диэлектрика и расширяющимся к периферии, а с широкой стороны первого радиального канала установлена крышка, в центре которой выполнено осевое отверстие с вставленным в него стержнем, плоскость торца которого выполнена под углом к его оси.

3. Сигношизатор скорости вращения вала, содержащий жестко закрепленный На валу диск, на котором ресположен инерционный элемент в радисшьном канале, и узел коммутации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на диске соосно с первым радиальным канёшом установлен электромагнит , подключенный к источнику постоянного тока, при этом инерционный элемент выполнен в виде шара из ферромагнитного материала, покртого токопроводящим слоем, причем радиальный канал выполнен из диэлектрика и расширяющимся к периферии , а с широкой стороны первого радиального канала установлена крыка, в центре которой выполнено осевое отверстие с вставленным в него стержнем, плоскость торца которого выполнена под углом к его оси.

1. Сигнализатор скорости вращения вала, содержащий жестко закрепленный на валу диск, на котором расположен инерционный элемент в первом радиальном канале, и узел коммутации ,отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, на ди&ке соосно с первым радиальным каналом выполнен второй радиальный канал, в котором установлен магнит, отделенный от инерционного элемента, выполненного в виде магн та, немагнитной прокладкой, причем магниты направлены друг к другу разноименными полюсами.

Изобретение относится к устройст вам автоматического регулирования, в частности к устройствам для стаби лизации скорости вращения объекта. Известен стабилизатор скорости вращения объекта, содержащий инерционный элемент, выполненный в виде намагниченного груза, блок коммутации цепи электропитания двигателя включающий магнитоуправляемые кон- такты, и устройство подпружинивания инерционного элемента, выполненное в виде консольно закрепленйой пластинчатой пружины, скрепленной с намагниченным грузом, причем инерционный элемент, блок коммутации и устройство подпружинивания расположены на валу, жестко связанном с объектом 1 }. Недостатком указанного устройств является низкая надежность, так как в нем в качестве силы, противодейст вующей центробежной силе, используется сила упругости пружины. При этом в режиме стабилизации происходит частое срабатывание ресурсна магнитоуправляемого контакта (геркона). Кроме того, частота колебани инерционног о элемента может оказать ся выше предельной частоты срабатывания и отпусканий геркона и стабил зация станет ненадежной. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является стабилизатор скорости, содержащий связанный с контролируемым валом подвижно установленный вал, в поперечном канале koTopcjro помещен подпружиненный магнитный инерционный элемент, неконтактируемый с валом датчик наличия магнитной массы с магнитоуправляемыми контактами, подмагниченными постоянным магнитом, ориентированным в пространстве так, что при вращении вала его магнитный поток направлен согласно магнитному потоку магнитного инерционного элемента, а на Всшу с поперечным каналом под углом к оси канэтта в плоскости, перпендикулярной оси вала, жестко закреплен еще один постоянный магнит так, что при вращении вала его магнитный поток направлен встречно магнитному потоку магнитного инерционного элемента 21, Недостатками этого устройства являются срабатывание и отпускание магнитоуправляемого контакта (геркона } за каждый оборот вращения объекта, скорость которого контролируется, причем коммутация контактов геркона происходит все время при вращении объекта независимо от того, требуется стабилизация или нет, что приводит к быстрому израсходованию ресурса геркона, а также дискретный характер регулирования (использование прокладок заданной толщины ля изменения зазора.между герконом и магнитом, укрепленной на объекте ). Цель изобретения -.повышение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в сигнализаторе скорости вращения вала, содержащем жестко закрепленный на валу диск, на котором

расположен инерционный элемент в первом радиальном канале, и узел коммутации, на диске соосно с первым радиальным каналом выполнен второй радиальный канал, в котором установлен магнит, отделенный от инерционного элемента, выполненного в виде магнита, немагнитной прокладкой, причем магниты направлены друг к другу разноименными полюсами.

Инерционный элемент может быть выполнен в виде шара из ферромагнит ного материала, покрытого токопроводящим слоем, причем первый радиальный выполнен из диэлектрика и расширяющимся к периферии, ас Ш1ФОКОЙ стороны первого радиального каиала установлена крышка, в центре которой выполнено осевое отверстие со вставленным в него стержнем, плоскость торца которого выполнена под углом к его оси.

На диске соосно с первым радиальным каналом может быть установлен электромагнит, подключенный к источнику постоянного тока.

На фиг. 1 изображен сигнализатор скорости вращения вала;на фиг. 2 и 3то же, варианты-.

Сигнализатор состоит из диска 1, жестко связанного с валом вращения, на диске 1 расположены узел 2 коммутадии цепи электропитания двигателя, второй радисшьный канал 3 и инерционный элемент 4.

На фиг. 1 изображен сигнгшиз&тор узел коммутаций которого содержит контактную пару в виде геркона 5, расположенного в торце первого радиального канала 6, образуемого стенками 7 .корпуса из немагнитного материала, внутри которого расположен намагниченный инерционный элемент 4

Геркон 5 и инерционный элемент 4 разделены ограничительной прокладкой 8. Второй радиальный канал J одинаков по исполнению для вариантов сигнализатора, изображенных на фиг. 1 и 2. Во втором радиальном канале 3 расположен магнит 9, заключенный в немагнитный корпус lO вблизи инерционного элемента 4 с возможностью изменения до него радиального расстояния, для чего магнит 9 закреплен на конце винта 11, проходящего через крышку 12 корпуса 10.

Узел 2 коммутации цепи электропитания двигателя одинаков по ис-.полнению для вариантов стабилизатора, изображенных на фиг. i и 3. В узле 2. инерционный элемент 4 выполнен из ферромагнитного материала в виде сферы, покрытой слоем 13 проводящего материала с низким удельным сопротивлением, например медью. Сферический инерционный элемент 4 расположен без механического закрепления В радиальном канале 14, образуемом стенками 15 диэлектрического корпуса узла 2 коммутации. Канал 14 выполнен расширяющимся к периферии и с широкой стороны закрыт крышкой

отверстие 17 со вставленным в него винтом 1Ь.

Узел i коммутации содержит также состоящую из контактов 19 и 20 контактную пару, нормально замкнутую

0 сферическим инерционным элементом 4. Плоскость торца винта 18 может иметь наклонный по отношению к его оси срез 21.

На фиг. 3 изображен вариант сиг5 иализатора скорости вращения вала с расположенным во втором радиальном канале электромагнитом 32, питающимся от источника 23 постоянного тока. Сигнализатор скорости вращения

Q вала работает следующим образом.

При достижении скоростью вргвде.иия объекта величины,превышающей заданную скорость, инерционный элемент 4 узла 2 коммутации под действием центробежной силы быстро перемещается в радиальном направлении к периферии, преодолев действие удерживающего его магнитного поля, , создаваемого магнитом 9 (фиг. 1 и 2 или электромагнитом 22, (фиг. Ъ)

настроенных на заданную скорость стабилизации вращения. При этом происходит коммутация цепи электропитания двигателя (отключение двигателя).

5 Быстрота перемещения инерционнозго элемента 4 обусловлена тем, что в начале преодоления сил удерживающего его магнитного поля инерционный элемент 4 смещается в сторону периферии,

0 при этом увеличивается-радиус его вращения и, как следствие, увеличивается действующая сила. Одновременно с этим ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния напряг женность магнитного поля, действующего на инерционный элемент 4. В результате инерционный элемент пере-, мещается еще дальше к периферии, продолжают увеличиваться радиус вра.. щения и центробежная сила и уменьшается действие магнитногЬ поля магнита. Процесс перемещения инерционного элемента 4 к периферии происходит лавинообразно, вследствие чего инерционный элемент движется с большим ускорением.

При снижении скорости вращения ниже заданной скорости стабилизации процесс перемещения инерционного эле.мента 4 от периферии к центру происходит также лавинообразно.

При отклонении скорости вращения от заданной скорости стабилизации происходит резкое возрастание преобладания одной из двух встречно

5 направленных сил, действующих на инерционный элемент 4. (При превышении скорости вращения имеет мес то резкое возрастание преобладания центробежной силы над силой, создаваемой магнитным полем, а в случае, если скорость вращения станет меньш заданной скорости стабилизации, имеет место резкое возрастание преобладания силы, создаваемой магнитным полем над центробежной силой). Это повышает надежность работу стабилизатора, исключает ложные срабатывания и дребезг контактов. В случае использования в качестве контактной пары геркона 5 (фиг. работа сигнализатора происходит еле дующим образом. С помощью винта 11 магнит 9 устанавливается в положение, необходи мое для заданной скорости. В процес се работы происходит скачкообразное перемещение намагниченного инерцион ного элемента 4 в канале 6, при это происходит срабатывание или опускание геркона 5. Расстояние от геркон 5 до намагниченного инерционного элемента 4 в момент их максимальног сближения, когда инерционный элемент 4 находится в соприкосновении с ограничительной прокладкой 8, обеспечивает надежное срабатывание геркона 5. При этом область значеНИИ напряженности магнитного поля, при которых происхоят срабатывания и опускания контактов геркона, оказывается пройденной практически мгновенно и работа геркона 5 осуществляется всегда при напряженности магнитного поля, заведомо превышающей напряженность поля, при которой существует разброс срабатываний и отпусканий геркона 5. При необходимости непосредственной коммутации больших токов предпочтительно использовать вариант сигнализатора, изображенный на фиг. Работа этого сигнализатора происходит следующим образом. Регулировка скорости стабилизации производится с помощью винта 11 и магнита так же, как и в варианте сигнализатора, изображенном на фиг. 1. В процессе стабилизации происходит скачкообразное перемещение сферического инерционного элемента 4, разрывающего и замыкающего контакты 1у и 20 контактной пары цепи электропитания двигателя. При этом благодаря быстроте и относительно большой величине перемещения инерци онного элемента. 4 создаются оптимальные условия для коммутации цепи так «ак зона образования электрической дуги преодолевается инерционным элементом 4 очень быстро и он быстро удаляется от контактов l9 и 20 на расстояние, при котором существование электрической дуги невозможно. Кроме того, благодаря резкому преобладанию силы, создаваемой магнитным полем магнита У, сферический инерционный элемент 4 обеспечивает надежное замыкание контактов, прижимаясь к ним со значительным усилием. Увеличение коммутируеьих токов и повышение надежности достигается в предлагаемой конструкции тем, что при перемещении сферического инерционного элемента в канале 14 в направлении к периферии происходит его вращение за счет качения по наклонным поверхностям канала 14. Еще большее увеличение вероятности вращения сферического инерционного элемента достигается тем, что плоскость торца винта 1ь имеет наклонный по отношению к его оси срез 21. Вращение сферического инерционного элемента 4 обеспечивает статистически равномерное использование всех участков его поверхности при коммутации, что повЕзишает надежность работы сигнализатора. Винтом 18 производится изменение пределов перемещения инерционного элемента 4 в канале 14, при этом регулировкой винта 1ь можно обеспечить минимальные пределы перемещения инерционного элемента 4, для которых будет обеспечиваться наибольшая точность стабилизации при одновременном надежном гашении электрической дуги. При необходимости изменения режима сигнализации в процессе вращения объекта без его остановки, а также для расширения диапазона стабилизируемых скоростей используется вариант сигнализатора, изображенный на фиг, 3. Работа этого сигнализатора отличается от работы описанных выше вариантов тем, что регулировка скорости осуществляется путем изменения тока, протекающего через катушку электромагнита 2iJ, питакмцегося от источника 23 постоянного тока, источник постоянного тока может быть удален от объекта, скорость которого стабилизируется на необходимое расстояние. Возможность изменения тока, проходящего через катушку электромагнита 22 в широких пределах позволяет существенно увеличить пределы скоростей, так как сила, удерживающая инерционный элемент вблизи электромагнита 22, меняется в широких пределах.